專利名稱：變速工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變速工具，尤其是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可輸出不同轉(zhuǎn)速的工具，如電鉆、螺絲批和錘鉆等。
背景技術(shù)：
一種變速工具，如電鉆、螺絲批和錘鉆等，帶有變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可輸出不同的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同的負(fù)載扭矩。變速工具的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常都包括連接電機(jī)和輸出軸的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)通過(guò)改變與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙合關(guān)系從而改變傳動(dòng)比，使得輸出軸輸出不同的速度。在現(xiàn)有技術(shù)中，美國(guó)專利6431289號(hào)中介紹到，將行星齒輪機(jī)構(gòu)內(nèi)的兩個(gè)內(nèi)齒圈分別沿軸向可前后移動(dòng)地設(shè)置，從殼體外部用操作部件切換各內(nèi)齒圈的位置，借此，通過(guò)將行星齒輪與行星架一體旋轉(zhuǎn)及單獨(dú)旋轉(zhuǎn)組合在一起，可選擇三種輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度。但是這種人工操作方法使得操作者不得不時(shí)刻關(guān)注工具的工作狀態(tài)、負(fù)載變化情況并判斷什么時(shí)刻應(yīng)該調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。這種人工操作對(duì)操作者并不友善。并且當(dāng)操作者控制操作部件軸向移動(dòng)內(nèi)齒圈進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)行星架與外殼的止轉(zhuǎn)裝置卡接的時(shí)候，很容易造成內(nèi)齒圈與外殼止轉(zhuǎn)裝置之間的打齒，這樣不僅容易造成換檔失效，而且會(huì)導(dǎo)致變速機(jī)構(gòu)的壽命縮短，影響整個(gè)工具的使用壽命。
又如美國(guó)專利公告第6824491號(hào)揭示的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，其控制系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)載扭矩變化自動(dòng)調(diào)整與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙合關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同速度的輸出，該控制系統(tǒng)利用帶凸輪面的推環(huán)旋轉(zhuǎn)推動(dòng)滑環(huán)軸向移動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的內(nèi)齒圈軸向移動(dòng)與設(shè)置在外殼上的止轉(zhuǎn)裝置卡接。歐洲專利申請(qǐng)公開(kāi)第EP0787931A1也公開(kāi)了一種自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)。上述這些自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)均以機(jī)械結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系變化對(duì)應(yīng)輸出扭力的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，這種機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)不僅使得齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的機(jī)械構(gòu)造更為復(fù)雜，而且由于內(nèi)齒圈在軸向移動(dòng)的同時(shí)也在轉(zhuǎn)動(dòng)，而外殼是相對(duì)固定的，所以當(dāng)該變速機(jī)構(gòu)在變速的時(shí)候， 轉(zhuǎn)動(dòng)中的內(nèi)齒圈的齒與外殼上的止轉(zhuǎn)裝置的齒會(huì)相互碰撞而很難嚙合，因此無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔及進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)施的目的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種變速工具，該工具通過(guò)機(jī)電結(jié)合的手段來(lái)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)在不同的輸出檔位之間作自動(dòng)切換的目的。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是保證自動(dòng)切換檔位的過(guò)程穩(wěn)定順暢，避免產(chǎn)生“打齒”現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)工具使用壽命。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種變速工具，包括電源，電機(jī)，輸出軸，連接電機(jī)和輸出軸的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一齒輪組件及一移動(dòng)件，所述移動(dòng)件與齒輪組件不同的嚙合方式可提供輸出軸不同的輸出檔位，所述變速工具還包括一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括控制單元及驅(qū)動(dòng)裝置，所述控制單元可控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行自動(dòng)換檔。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案是一種變速工具，包括電源，電機(jī)，輸出軸，連接電機(jī)和輸出軸的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一齒輪組件及一移動(dòng)件，所述移動(dòng)件與齒輪組件不同的嚙合方式可提供輸出軸不同的輸出檔位，所述變速工具還包括一控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括控制單元、功能開(kāi)關(guān)及驅(qū)動(dòng)裝置，所述變速工具有手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制模式，其中手動(dòng)模式時(shí)，功能開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)；自動(dòng)模式時(shí)，功能開(kāi)關(guān)為閉合狀態(tài)，此時(shí)控制單元可控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行自動(dòng)換檔。
本發(fā)明的再一技術(shù)方案是一種變速工具，包括電源，電機(jī)，輸出軸，連接電機(jī)和輸出軸的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一齒輪組件及一移動(dòng)件，所述移動(dòng)件與齒輪組件不同的嚙合方式可提供輸出軸不同的輸出檔位，所述變速工具還包括控制系統(tǒng)， 該控制系統(tǒng)包括控制單元及驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)變速工具需要換檔時(shí)，控制單元先調(diào)整電機(jī)傳遞給齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭矩，再控制驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。


下面以電鉆中的變速機(jī)構(gòu)為例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
圖I是本發(fā)明變速工具的局部剖視圖。
圖2是圖I中的驅(qū)動(dòng)裝置的局部放大示意圖。
圖3a是本發(fā)明變速工具處于高速檔位時(shí)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剖視圖。
圖3b是本發(fā)明變速工具處于低速檔位時(shí)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剖視圖。
圖4a是本發(fā)明變速工具的驅(qū)動(dòng)裝置另一實(shí)施例的局部剖視圖。
圖4b是圖4中的驅(qū)動(dòng)裝置的局部放大示意圖。
圖5是本發(fā)明變速工具的控制系統(tǒng)原理方框圖。
圖6是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)中控制單元第一實(shí)施例的原理方框圖。
圖7是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)中控制單元第二實(shí)施例的原理方框圖。
圖8是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)中控制單元第三實(shí)施例的原理方框圖。
其中
I、電源10、電器開(kāi)關(guān)11、場(chǎng)效應(yīng)管
12、尚合器2、電機(jī)3、控制單元
30、處理器31、速度調(diào)制電路32、負(fù)載檢測(cè)電路
33、驅(qū)動(dòng)裝置控制電路34、檔位信號(hào)反饋電路35、信號(hào)發(fā)生器
36、功能開(kāi)關(guān)453、環(huán)形槽9、變速工具
13、主開(kāi)關(guān)40、第一行星輪4、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
41、第一行星架42、第二行星輪43、第二行星架
44、止轉(zhuǎn)裝置441、內(nèi)齒5、驅(qū)動(dòng)裝置
45、移動(dòng)件451、內(nèi)齒452、端齒
51、傳動(dòng)件512、推桿513、鋼絲套
52、驅(qū)動(dòng)件521、永磁鐵522、線圈
523、鐵芯524、凹槽515、螺桿
525、伺服電機(jī)6、輸出軸8、控制系統(tǒng)具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI至圖3b所示，是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖。一種變速工具9,包括電機(jī)2、電機(jī)供電電源I,啟動(dòng)/停止電機(jī)的主開(kāi)關(guān)13、輸出軸6以及齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括由第一行星輪40與第一行星架組成的第一行星齒輪組、由第二行星輪42及第二行星架43組成的第二行星齒輪組，固定設(shè)置于工具殼體上的止轉(zhuǎn)裝置44以及可軸向移動(dòng)的移動(dòng)件45。驅(qū)動(dòng)裝置5設(shè)置于齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4上，包括驅(qū)動(dòng)件52及傳動(dòng)件51，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)件是采用一電磁鐵裝置，包括兩個(gè)間隔一定距離的永磁鐵521、設(shè)置于永磁鐵中間的鐵芯523及線圈522，其中鐵芯523上設(shè)有一凹槽524。 傳動(dòng)件為一弧形推桿512及與該弧形推桿512配接的鋼絲套513。所述推桿512具有設(shè)置于凹槽524內(nèi)的配接部。所述移動(dòng)件45是一具有內(nèi)齒451及端齒452的調(diào)速環(huán)45，其上設(shè)置容納鋼絲套513的環(huán)形槽453。
當(dāng)電磁鐵通電時(shí),線圈鐵芯523將產(chǎn)生磁性而與兩個(gè)永磁鐵521的其中一個(gè)發(fā)生吸引。如果電磁鐵的電流反向接通時(shí)，鐵芯523則會(huì)與另一個(gè)永磁鐵521產(chǎn)生吸引，從而帶動(dòng)推桿512、鋼絲套513及調(diào)速環(huán)45 —起移動(dòng)。如圖3a所示的高速檔狀態(tài)，此時(shí)鐵芯523 被其中一個(gè)永磁鐵521吸引，相應(yīng)的,調(diào)速環(huán)45的內(nèi)齒451同時(shí)與第一行星架41及第二行星輪42嚙合，此時(shí)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4的輸出轉(zhuǎn)速較高；如圖3b所示的低速檔狀態(tài)，此時(shí)鐵芯 523被另一個(gè)永磁鐵521吸引，相應(yīng)的，調(diào)速環(huán)45的內(nèi)齒451與第二輪42嚙合，同時(shí)其端齒 452與工具殼體上的止轉(zhuǎn)裝置44嚙合，此時(shí)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4的輸出轉(zhuǎn)速較低。
參照?qǐng)D4a及圖4b所示，是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在前面所述的驅(qū)動(dòng)裝置第一實(shí)施例中采用的電磁鐵裝置，其目的是通過(guò)控制電磁鐵的電流方向來(lái)改變極性，來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)速環(huán)45在高低速檔位間移動(dòng)。而本實(shí)施例中，改用一伺服電機(jī)525來(lái)作為驅(qū)動(dòng)件，用一個(gè)螺桿515、帶內(nèi)螺紋的推桿512及鋼絲套513來(lái)作為傳動(dòng)件51，通過(guò)伺服電機(jī)525的正反轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)推桿512在螺桿515上的移動(dòng)，從而帶動(dòng)調(diào)速環(huán)45 —起移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高低速檔位的嚙合。
請(qǐng)進(jìn)一步參照?qǐng)D5，是本發(fā)明變速工具的控制系統(tǒng)原理方框圖。所述控制系統(tǒng)8包括一處理單元3及驅(qū)動(dòng)裝置5。其中處理單元3包括處理器30及相關(guān)輸入/輸出電路。一信號(hào)發(fā)生器35與處理器相連接，而于變速工具主電路電源I與處理器30之間設(shè)置有功能開(kāi)關(guān)36。驅(qū)動(dòng)裝置5由處理器30輸出的控制信號(hào)所控制，以便執(zhí)行自動(dòng)換檔動(dòng)作，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置會(huì)將檔位信號(hào)反饋給處理器30。在變速工具操作過(guò)程中，根據(jù)操作者的習(xí)慣或者應(yīng)用場(chǎng)合的實(shí)際需要，操作者可以選擇將功能開(kāi)關(guān)36閉合，從而啟動(dòng)控制系統(tǒng)8的自動(dòng)換檔控制功能，換言之，該功能開(kāi)關(guān)36提供了變速工具9手動(dòng)模式與自動(dòng)模式之間的切換功能。 如果操作僅需要其中某一個(gè)檔位功能時(shí)，則可斷開(kāi)功能開(kāi)關(guān)36，用手動(dòng)模式對(duì)變速工具進(jìn)行換檔操作。
當(dāng)變速工具9處于自動(dòng)模式時(shí)，控制系統(tǒng)8的處理器30檢測(cè)變速工具的物理參數(shù)的變化，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，判斷是否需要開(kāi)始執(zhí)行自動(dòng)換檔。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可用處理器外接運(yùn)放電路來(lái)代替處理器30進(jìn)行比較運(yùn)算。這里所述的物理參數(shù)，可以是電氣參數(shù)， 比如電機(jī)電流、電壓，也可以是其他參數(shù)，比如電機(jī)或輸出軸轉(zhuǎn)速、機(jī)械零件的應(yīng)力、扭矩等。在某些使用場(chǎng)合，操作者或許希望能夠在自動(dòng)模式下仍然可以自行決定換檔的時(shí)間點(diǎn)，也可通過(guò)信號(hào)發(fā)生器35手動(dòng)輸入一個(gè)控制信號(hào)，使控制系統(tǒng)即時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。在自動(dòng)換檔過(guò)程中，控制單元3發(fā)出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)裝置5，驅(qū)動(dòng)裝置5中的驅(qū)動(dòng)件52帶動(dòng)傳動(dòng)件51移動(dòng)，進(jìn)而將齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4中的移動(dòng)件45從高速檔位移動(dòng)至低速檔位。此過(guò)程中，如果電機(jī)2仍在給齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4傳遞扭矩，即移動(dòng)件45仍具有一定的轉(zhuǎn)速，而移動(dòng)之后需要與靜止的止轉(zhuǎn)裝置44嚙合(參圖3b)，就會(huì)造成移動(dòng)件45與止轉(zhuǎn)裝置44之間發(fā)生打齒而無(wú)法順利嚙合的問(wèn)題。本發(fā)明為解決這個(gè)問(wèn)題提出了三種解決方案，以下分別進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D6，是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)的控制單元第一實(shí)施例原理方框圖。其中處理單元3包括處理器30、速度調(diào)制電路31、負(fù)載檢測(cè)電路32、驅(qū)動(dòng)裝置控制電路33及檔位信號(hào)反饋電路34。在變速工具9的主電路中，電源與電機(jī)之間進(jìn)一步設(shè)置一電器開(kāi)關(guān)10(比如場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅或繼電器等)，該電器開(kāi)關(guān)10由速度調(diào)制電路31控制通斷狀態(tài)。當(dāng)變速工具開(kāi)機(jī)時(shí)，處理器30控制電器開(kāi)關(guān)10滯后一段時(shí)間(如O. Is)再導(dǎo)通，在此段時(shí)間內(nèi)，首先發(fā)出指令給驅(qū)動(dòng)裝置控制電路33，給電磁鐵反向通電，將驅(qū)動(dòng)裝置5復(fù)位至高速檔位狀態(tài)。然后電源I供電讓電機(jī)2啟動(dòng)并處于高速檔正常運(yùn)行。此時(shí)輸出軸6帶動(dòng)工作頭(未圖示)開(kāi)始進(jìn)行鉆孔加工。負(fù)載檢測(cè)電路32以特定頻率采集電機(jī)的負(fù)載電流，處理器30則將負(fù)載檢測(cè)電路32所采集到的電機(jī)負(fù)載值與預(yù)設(shè)電流值進(jìn)行比較。如果電機(jī)負(fù)載電流出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間超出預(yù)設(shè)電流值的情況，則說(shuō)明工作頭負(fù)載大，工具需要換至低速檔大扭矩輸出狀態(tài)。此時(shí)處理器30先發(fā)送指令給速度調(diào)制電路31，控制電器開(kāi)關(guān)10切斷電源令電機(jī)停轉(zhuǎn)，電機(jī)電流變?yōu)榱?。此時(shí)調(diào)速環(huán)的速度也會(huì)降低至零轉(zhuǎn)速。之后，處理器發(fā)出指令給驅(qū)動(dòng)裝置控制電路33，使驅(qū)動(dòng)裝置5的電磁鐵反向通電，鐵芯523帶動(dòng)調(diào)速環(huán)45發(fā)生移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高速檔位向低速檔位的轉(zhuǎn)換。因?yàn)樵趽Q檔之前，調(diào)速環(huán)45的轉(zhuǎn)速已經(jīng)為零，在其檔位轉(zhuǎn)換至低速檔過(guò)程中，其端齒452與止轉(zhuǎn)裝置44的內(nèi)齒441均為靜止?fàn)顟B(tài)，因此可以很順利的進(jìn)入嚙合位置，而避免打齒問(wèn)題的發(fā)生?？刂茊卧?中的檔位信號(hào)反饋電路34在檢測(cè)到電磁鐵的鐵芯523與另一個(gè)永磁鐵521接觸時(shí)(本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以設(shè)計(jì)成檢測(cè)調(diào)速環(huán)與齒輪組件之間的嚙合位置關(guān)系)，則代表調(diào)速環(huán)45已經(jīng)成功移動(dòng)至低速檔位，處理器則發(fā)出指令給速度調(diào)制電路31，使電器開(kāi)關(guān)10導(dǎo)通，電源I恢復(fù)給電機(jī)2供電，電機(jī)進(jìn)入低速大扭矩輸出工作狀態(tài)。需要說(shuō)明的是，變速工具在高速正常運(yùn)行過(guò)程中，往往因某些特殊情況出現(xiàn)電機(jī)負(fù)載電流短時(shí)大負(fù)載值出現(xiàn)，為了防止換檔動(dòng)作誤啟動(dòng)的情況，可以通過(guò)設(shè)定處理器的程序來(lái)解決，只有當(dāng)負(fù)載檢測(cè)電路所采集到的電機(jī)電流超出預(yù)設(shè)值一定的時(shí)間(比如設(shè)計(jì)時(shí)間為O. 5s)時(shí)，才開(kāi)始執(zhí)行換檔控制。當(dāng)然，也可直接將功能開(kāi)關(guān)36切斷來(lái)直接選擇手動(dòng)模式，避免不希望自動(dòng)換檔時(shí)誤啟動(dòng)換檔動(dòng)作。而預(yù)設(shè)的電流值則根據(jù)工具的高速檔極限工作電流值來(lái)決定，在本實(shí)施例中以30安培為預(yù)設(shè)值。另外，如果操作者希望在某個(gè)時(shí)刻啟動(dòng)自動(dòng)換檔，即便是電機(jī)負(fù)載電流還沒(méi)有超出預(yù)設(shè)值，也可通過(guò)處理器30上的信號(hào)發(fā)生器35來(lái)輸入一個(gè)控制信號(hào)，從而即時(shí)開(kāi)始執(zhí)行自動(dòng)換檔動(dòng)作。進(jìn)一步的，處理器也可以設(shè)計(jì)成具有學(xué)習(xí)功能，即，記錄操作者每次通過(guò)信號(hào)發(fā)生器輸入控制信號(hào)時(shí)的電機(jī)負(fù)載電流，作為設(shè)定系統(tǒng)預(yù)設(shè)值的參考。上述在自動(dòng)換檔之前控制單元3控制電器開(kāi)關(guān)10讓電機(jī)2短時(shí)停機(jī)只是其中一種實(shí)施方式。在通常情況下，電機(jī)2的轉(zhuǎn)速如果降低至很小的程度時(shí)，換檔過(guò)程中調(diào)速環(huán)45與止轉(zhuǎn)裝置44的嚙合同樣不會(huì)出現(xiàn)打齒的問(wèn)題。參照?qǐng)D7所示，是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)的控制單元第二實(shí)施例。在變速工具9的主電路中，電源與電機(jī)之間的電器開(kāi)關(guān)10用場(chǎng)效應(yīng)管11來(lái)代替，在需要進(jìn)行自動(dòng)換檔時(shí)，速度調(diào)制電路31通過(guò)控制場(chǎng)效應(yīng)管11來(lái)提供電機(jī)相應(yīng)的工作電壓，以達(dá)到降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，從而使調(diào)速環(huán)45與止轉(zhuǎn)裝置44的速度相互匹配，防止打齒現(xiàn)象的發(fā)生。這里所指的速度相互匹配是指調(diào)速環(huán)45與止轉(zhuǎn)裝置44的相對(duì)速度達(dá)到一個(gè)可以使二者順利進(jìn)入嚙合位置的范圍。同樣，如圖8所示，是本發(fā)明變速工具控制系統(tǒng)的控制單元第三實(shí)施例。在電機(jī)2與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4之間設(shè)置一離合器12,速度調(diào)制電路31控制該離合器12降低電機(jī)2傳遞至齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4的扭矩，也可以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)制的目的，即在調(diào)速環(huán)45移動(dòng)至與止轉(zhuǎn)裝 置44嚙合的位置之前，降低調(diào)速環(huán)45的轉(zhuǎn)速，以防止嚙合過(guò)程中出現(xiàn)打齒的問(wèn)題。綜合上述幾種速度調(diào)制的實(shí)施例，可以看出本發(fā)明精神主要在于控制單元3在檢測(cè)到電機(jī)2負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間超出預(yù)設(shè)值時(shí)，通過(guò)速度調(diào)制電路31對(duì)移動(dòng)件45與齒輪組件進(jìn)行速度調(diào)制，在二者的相對(duì)速度相互匹配時(shí)，再進(jìn)入下一檔位嚙合狀態(tài)，或者說(shuō)，控制單元先調(diào)整電機(jī)傳遞給齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭矩，再控制驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，從而有效避免自動(dòng)換檔過(guò)程中的打齒問(wèn)題。另外值得一提的是，在自動(dòng)換檔動(dòng)作結(jié)束后，電源I恢復(fù)給電機(jī)2供電，電機(jī)2從極低轉(zhuǎn)速甚至是零轉(zhuǎn)速狀態(tài)瞬時(shí)進(jìn)入低轉(zhuǎn)速大扭矩輸出狀態(tài)，會(huì)給操作者造成一個(gè)很大的啟動(dòng)扭矩，如果操作者握持不緊，甚至?xí)?dǎo)致工具從操作者手中松脫而造成危險(xiǎn)。為解決此問(wèn)題，可以通過(guò)控制場(chǎng)效應(yīng)管11 (參圖7)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)2的軟啟動(dòng)。具體而言，在自動(dòng)換檔結(jié)束后，恢復(fù)電機(jī)2供電時(shí)，控制單元3在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)(比如O. 6s)，通過(guò)定頻調(diào)寬或定寬調(diào)頻等方式來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管，來(lái)逐漸增加電機(jī)2的負(fù)載電壓，緩慢恢復(fù)電機(jī)2至工作電壓，從而避免換檔后瞬間啟動(dòng)電機(jī)給操作者帶來(lái)的沖擊感覺(jué)。應(yīng)用以上所揭示的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的變速工具的變速控制方法是，提供一種變速工具包括電源I、電機(jī)2、輸出軸6、連接電機(jī)和輸出軸的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4，以及控制系統(tǒng)8，其中齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括至少一齒輪組件及一移動(dòng)件，所述移動(dòng)件與齒輪組件不同的嚙合方式可提供輸出軸不同的輸出檔位；控制系統(tǒng)8由控制單元3及驅(qū)動(dòng)裝置5組成，這種變速控制方法包括I)負(fù)載扭矩檢測(cè)步驟所述控制系統(tǒng)檢測(cè)變速工具物理參數(shù)，比如檢測(cè)電機(jī)2負(fù)載電流、電壓或輸出軸轉(zhuǎn)速，判斷變速工具的工作狀態(tài)；2)自動(dòng)換檔步驟控制齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)件移動(dòng)至另一檔位。所述負(fù)載扭矩檢測(cè)與自動(dòng)換檔步驟之間進(jìn)一步包括一速度調(diào)制步驟，當(dāng)所述輸出軸的負(fù)載扭矩變化到預(yù)定值時(shí)，所述控制單元調(diào)整電機(jī)傳遞給齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭矩，使移動(dòng)件與齒輪組件的轉(zhuǎn)速相互匹配，即調(diào)速環(huán)45與止轉(zhuǎn)裝置44的相對(duì)速度達(dá)到一個(gè)可以使二者順利進(jìn)入嚙合位置的范圍。所述速度調(diào)制步驟中，通過(guò)降低電機(jī)的輸入電壓來(lái)降低電機(jī)傳遞給齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭矩。在自動(dòng)換檔步驟之后，進(jìn)一步包括移動(dòng)件檔位檢測(cè)步驟，以確認(rèn)移動(dòng)件已經(jīng)移動(dòng)至另一擋位。
在速度調(diào)制步驟之后，還包括一電機(jī)軟啟動(dòng)步驟，控制系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)逐步加大電機(jī)的輸入電壓，使電機(jī)恢復(fù)扭矩輸出。本發(fā)明中的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其移動(dòng)件不局限于本實(shí)施例揭示的結(jié)構(gòu)，特別是不局限于本實(shí)施例中高速擋和低速檔時(shí)的齒輪嚙合關(guān)系，在現(xiàn)有技術(shù)中的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各種各樣，如美國(guó)專利公告第 6796921號(hào)揭示了多種齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其高速檔和低速檔時(shí)的嚙合關(guān)系各不相同，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思將各種齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種變速工具，其特征在于該工具包括機(jī)殼;馬達(dá)，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)，并輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；輸出軸；齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在馬達(dá)和輸出軸之間以將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)輸出傳遞到輸出軸上，其包括至少一組齒輪系和一移動(dòng)件，所述移動(dòng)件可在第一位置和第二位置間移動(dòng)，且在第一位置和第二位置時(shí)，所述移動(dòng)件與所述齒輪系分別以不同方式配合，從而齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相應(yīng)地以低減速比和高減速比輸出馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，所述移動(dòng)件在第一位置時(shí)相對(duì)于機(jī)殼具有旋轉(zhuǎn)速度；控制系統(tǒng)，與所述移動(dòng)件配合，用于感測(cè)表征輸出軸負(fù)載的參數(shù)，在所述參數(shù)達(dá)到預(yù)定值后，促使所述移動(dòng)件從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，并且降低移動(dòng)件的所述旋轉(zhuǎn)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于控制系統(tǒng)降低移動(dòng)件的所述旋轉(zhuǎn)速度包括將旋轉(zhuǎn)速度降低至零。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于控制系統(tǒng)先降低移動(dòng)件的所述旋轉(zhuǎn)速度，然后促使所述移動(dòng)件從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于所述齒輪系包括行星輪系，所述行星輪系包括若干行星輪、以及用于支撐行星輪的行星架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速工具，其特征在于所述移動(dòng)件包括內(nèi)齒圈，在第一位置時(shí)，所述內(nèi)齒圈同時(shí)與所述行星輪和行星架嚙合，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以低減速比輸出馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；在第二位置時(shí)，所述內(nèi)齒圈僅與所述行星輪嚙合，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以高減速比輸出馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相對(duì)于機(jī)殼固定設(shè)置的止轉(zhuǎn)裝置，在第二位置時(shí)，所述移動(dòng)件與所述止轉(zhuǎn)裝置配合而與機(jī)殼保持相對(duì)固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括電子控制單元、和驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)件從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置的驅(qū)動(dòng)裝置；所述電子控制單元用于感測(cè)所述參數(shù)、控制驅(qū)動(dòng)裝置、和促使所述旋轉(zhuǎn)速度的降低。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速工具，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電磁鐵裝置，所述電磁鐵裝置具有與移動(dòng)件相對(duì)固定配合的推桿；所述電子控制單元用于在所述參數(shù)達(dá)到預(yù)定值后，給所述電磁鐵裝置施加電流而促使所述推桿線性移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)件從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速工具，其特征在于所述電子控制單元包括處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于所述控制系統(tǒng)降低移動(dòng)件的所述旋轉(zhuǎn)速度是通過(guò)降低馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速工具，其特征在于所述表征輸出軸負(fù)載的參數(shù)為馬達(dá)的電流值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種變速工具，包括機(jī)殼；馬達(dá)，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)，并輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；輸出軸；齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在馬達(dá)和輸出軸之間以將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)輸出傳遞到輸出軸上，其包括至少一組齒輪系和一移動(dòng)件，移動(dòng)件可在第一位置和第二位置間移動(dòng)，且在第一位置和第二位置時(shí)，移動(dòng)件與齒輪系分別以不同方式配合，從而齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相應(yīng)地以低減速比和高減速比輸出馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，移動(dòng)件在第一位置時(shí)相對(duì)于機(jī)殼具有旋轉(zhuǎn)速度；控制系統(tǒng)，與移動(dòng)件配合，用于感測(cè)表征輸出軸負(fù)載的參數(shù)，在所述參數(shù)達(dá)到預(yù)定值后，促使移動(dòng)件從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，并且降低移動(dòng)件的所述旋轉(zhuǎn)速度。該變速工具可以解決自動(dòng)換檔過(guò)程中產(chǎn)生的打齒問(wèn)題，提高了工具的使用壽命。
文檔編號(hào)F16H59/02GK102937166SQ201210443650
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者強(qiáng)尼·鮑瑞那圖, 王家達(dá), 張士松, 沃倫·布朗, 鐘紅風(fēng) 申請(qǐng)人:蘇州寶時(shí)得電動(dòng)工具有限公司